энтропия в изолированной системе

Question

энтропия в изолированной системе

Сэм Джефферсон

Итак, вопрос о концепции увеличения энтропии. Получаем результат (используя теорему Клаузиуса о неравенстве) $dS = \frac{dQ_{rev}}{T} \geq \frac{dQ_{irr}}{T}$ .

Затем утверждается, что для закрытой системы $dQ_{irr}$ равен нулю и, следовательно, $dS \geq 0$ . Достаточно справедливо, что полная энергия в замкнутой системе постоянна, и поэтому никакое тепло (тепловая энергия в пути) не может втекать или вытекать. Что меня беспокоит, так это то, что я не могу представить процесс, в котором сумма $dQ_{rev}$ могут передаваться в систему или из системы, если система закрыта. И это приводит меня к $dQ_{rev}=0$ также, что приводит к $dS=0$ .

Теперь я знаю, что есть проблема, так как энтропия на самом деле генерируется, когда тепло течет между подсистемами в изолированной системе, которую можно было бы рассчитать. Проблема возникает из-за утверждения, что $dQ_{irr}$ равен нулю. В изолированной системе необратимое количество тепла может (и будет) передаваться между подсистемами с разными температурами. Несмотря на то, что чистая теплоотдача равна нулю, $\frac{dQ_{irr}}{T_1} + \frac{-dQ_{irr}}{T_2}$ также должен быть равен нулю в изолированной системе с двумя подсистемами температур $T_1$ и $T_2(>T_1)$ чтобы это получилось, что неправильно. Объяснение очень ценится.

С уважением!

Ответы (2)

энтропия в изолированной системе

Джим Дэннер · Answer 1

Ваше заявление

Несмотря на то, что чистая теплоотдача равна нулю, $dQ_{irr}/T_1 - dQ_{irr}/T_2$ также должен быть равен нулю в изолированной системе с двумя подсистемами температур T1 и T2

это неверно. Суммарная энтропия изолированной системы может увеличиваться. Вселенная — изолированная система, и ее энтропия все время возрастает.

Действительно, когда тепло $Q$ переносится из более теплой части системы в более холодную, полная энтропия системы увеличивается на $Q/T_1 - Q/T_2$ .

Правильное утверждение: полная энтропия изолированной системы, находящейся в термодинамическом равновесии, остается неизменной. Система с колебаниями внутренней температуры не находится в равновесии.

Да именно так я и сам разобрался, но тогда почему именно указано $\frac{dQirr}{T} = 0$ (в закрытой системе)? Эти вещи кажутся противоречивыми.
Не зная полного контекста, я предполагаю, что $Q_{irr} = 0$ относится к теплообмену между изолированной системой и ее окружением. Это 0 по определению. Или, возможно, они говорят о системе, которая уже находится в термодинамическом равновесии ( $T_1 = T_2$ для всех пар подсистем)
Это точно не указано, но я предполагаю, что это между изолированной системой и ее окружением вне системы: «Рассмотрите термически изолированную систему. В такой системе $dQ = 0$ для любого процесса, так что приведенное выше неравенство принимает вид $dS \geq 0''$ (стр. 141 Бланделл и Бланделл, Концепции теплофизики). Не обязательно утверждается, что подсистемы находятся в тепловом равновесии. Это запутанная часть, как тогда $dQirr = 0$ но $\frac{dQirr}{T} \neq 0$ для всей изолированной системы.
Да, похоже, они написали это сбивчиво.
Однако как правильно его интерпретировать? Почему мы не говорим $dQrev=0$ а если бы мы говорили об изолированной системе и ее окружении?
Я думаю, когда пишут «В такой системе $dQ=0$ для любого процесса», они относятся к общему теплу всей системы; и поскольку система не может терять тепло (при отрицательном $dQ$ ), в нем могут быть только внутренние процессы, увеличивающие чистую энтропию. Это контрастирует с открытой системой, внутренняя энтропия которой может снижаться по мере того, как она отдает тепло окружающей среде (например, холодильнику).

Чет Миллер · Answer 2

Даже если у вас нет передачи тепла для необратимого процесса в изолированной системе, для обратимого пути между теми же двумя конечными состояниями систему не нужно рассматривать как изолированную, и тепло может передаваться в систему или из нее обратимо. . Весь термин «обратимый путь» означает, что вы должны определить альтернативный путь между теми же двумя конечными состояниями системы, которая является обратимой. Обратимый путь не обязательно должен иметь какое-либо сходство с реальным необратимым путем, которым подверглась система.

Рецепт кулинарной книги (с примерами) о том, как определить изменение энтропии для необратимого пути, пройденного системой постоянной массы, см. по следующей ссылке: https://www.physicsforums.com/insights/grandpa-chets-entropy- recipe/ Один из примеров по этой ссылке — пример вашей подсистемы.

энтропия в изолированной системе

Сэм Джефферсон

Ответы (2)

Джим Дэннер

Сэм Джефферсон

Джим Дэннер

Сэм Джефферсон

Джим Дэннер

Сэм Джефферсон

Джим Дэннер

Чет Миллер

Изменение энтропии термодинамической среды при изобарических или изохорных процессах

Насколько очевидна тепловая смерть Вселенной?

Термодинамическое определение энтропии, описывающее обратимые процессы

Как понять температуры разных степеней свободы?

Всегда ли энтропия увеличивается с температурой? [дубликат]

Вода и лед с преградой

Правильно ли я понимаю определения этих термодинамических величин?

Как мы определяем температуру?

как увеличить энтропию без повышения температуры?

Третий закон термодинамики и энтропия